CN204462461U - 用于单纤双向的光器件光路结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于单纤双向的光器件光路结构，半导体激光器和探测器阵列平行放置，半导体激光器阵列发射的光信号入射到位于玻璃本体的相应光波分滤光片上，进入到玻璃本体中形成光弹射传输，各半导体激光器光信号复用在一起，透过玻璃本体窗口出射到一个光波分滤光片Ⅰ上，透过外部光波分滤光片后，经过透镜聚合后到光纤中射出；光纤中另一方向传播的复用光通过透镜后入射到光波分滤光片Ⅰ，经光波分滤光片Ⅰ反射后到一个放置在光波分滤光片对面的反射片上再次反射进入到玻璃本体中，在玻璃本体中形成弹射，将光解复用为多路平行光信号，入射到各光探测器中。基于光路可逆原理，上述光路也可以单独用于波分复用光器件或波分解复用光器件。
Description
技术领域
本发明涉及光器件、光纤通信领域、波分光通信(WDM)网络，尤其涉及一种应用于高速光通信器件、模块以及系统中的单纤双向的光器件光路结构。
背景技术
来自云计算、数据中心、移动互联网等的建设导致了全球市场对宽带的强劲需求，光通信网络采用了有着巨大带宽资源和优异传输性能的光纤介质，可以满足不断增长的数据业务、网络资源等的要求。作为高速光纤通信的关键核心器件和技术，发展能够支撑40Gb/s、100Gb/s及其更快传输速率的光器件成为了全球研发和投资的重点。怎样提高单根光纤的传输容量已经成为非常迫切的需要。目前业界采用的解决方案是利用平行光学的方法，将多路相对较低传输速率的光信号复用到一根光纤里，例如40Gb/s就是将4路10Gb/s传输速率、具有不同波长的光信号复用到一根光纤里传输，或者是将40Gb/s速率的光信号解复用成4路具有不同波长的并行传输的10Gb/s光信号。同时，进行单纤双向传输可以将单根光纤的容量提高一倍。因此，如何实现小型化、低成本的40Gb/s、100Gb/s以及更快传输速率的并行传输光器件成为了重中之重，在这些光器件中，设计紧凑结构的单纤双向波分复用解复用光器件是其中的关键技术之一。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述的市场需求，提出了一种新型的紧凑结构的单纤双向的光器件光路结构，也可用于波分复用光器件及波分解复用光器件，本发明的成本低廉，工艺简单，易于大批量生产。
本发明的技术方案为：
用于单纤双向的光器件光路结构，包括玻璃本体、反射镜Ⅰ、反射镜Ⅱ、光波分滤光片Ⅰ、反射片、若干光波分滤光片Ⅱ、透镜阵列Ⅰ、透镜阵列Ⅱ、半导体激光器阵列、探测器阵列、耦合透镜、耦合光纤，其特征在于：反射镜Ⅰ、反射镜Ⅱ和若干光波分滤光片Ⅱ分别附着在玻璃本体上， 在半导体激光器阵列与玻璃本体之间放置透镜阵列Ⅰ；在探测器阵列与玻璃本体之间放置透镜阵列Ⅱ；玻璃本体与半导体激光器阵列发射光信号的光轴成一个固定角度β，且该固定角度的形成确保入射到玻璃本体内的光信号形成光弹射传输；半导体激光器阵列的激光器数量、探测器阵列的探测器数量之和为光波分滤光片Ⅱ数量，光波分滤光片Ⅰ放置在玻璃本体的窗口Ⅰ处，反射片放置在玻璃本体的窗口Ⅱ处；第一束激光经过与之通过波长对应的光波分滤光片Ⅱ透射后入射到玻璃本体，经过附着在玻璃本体另一面上的反射镜Ⅰ反射后，到第二束激光对应的光波分滤光片Ⅱ上再次反射，与通过第二个光波分滤光片Ⅱ的第二束激光复用，复用后的合光经过反射镜Ⅰ反射后入射到下一个光波分滤光片Ⅱ上反射，再次与通过第三个光波分滤光片Ⅱ的第三束激光复用，直至与最后一束光复用后从玻璃本体的窗口Ⅰ射出，入射到放在玻璃本体的窗口Ⅰ处的光波分滤光片Ⅰ上射出，经过耦合透镜后入射到耦合光纤中；在另一方向，从光纤中射出的复用光经过光波分滤光片Ⅰ反射到对面的反射片，经反射后从玻璃本体的窗口Ⅱ射入，经过光波分滤光片Ⅱ后解复用为两路光，一路光从光波分滤光片Ⅱ上透射出，一路光从光波分滤光片Ⅱ上反射到对面的反射镜Ⅱ，经过反射镜Ⅱ反射后到下一个光波分滤光片Ⅱ上再次解复用为两路光，直至将最后一路光解复用出，从各光波分滤光片Ⅱ上透射出的每路光经过透镜阵列Ⅱ入射到探测器阵列对应的各探测器中。
所述的光波分滤光片Ⅰ是分光棱镜；所述的反射片是全反射棱镜，光波分滤光片Ⅰ放置在玻璃本体的窗口Ⅰ处，反射片对着玻璃本体的窗口Ⅱ。
所述的附着在玻璃本体上的反射镜Ⅰ和反射镜Ⅱ均为分立的反射镜粘结在玻璃本体上或者玻璃本体上的一个面上镀有反射膜。
所述的半导体激光器阵列中激光器个数为4到16个；所述的探测器阵列中探测器个数为4到16个。
所述的附着在玻璃本体上的各光波分滤光片Ⅱ为带通滤光片，只能通过光路中的一个波长的光。
所述的玻璃本体是一个平行四边体玻璃体，玻璃本体上的镀有反射膜的面有两个透光窗口，或者是两个平行四边体玻璃体平行放置，每个平行四边体玻璃体上的镀有反射膜的面有一个透光窗口。
在玻璃本体中传输的光为平行光或类似平行光。
将探测器阵列全部换成半导体激光器阵列，成为光复用光器件光路。
将半导体激光器阵列全部换成探测器阵列，成为解复用光路。
基于光路可逆原理，将光路中从光纤中射出的光反向传输，上述光路中的光都入射进入光纤，成为光复用光路。
基于光路可逆原理，将光路中入射到光纤中的光反向传输，上述光路中的光都从光纤中射出，成为解复用光路。
基于光路可逆原理，从光纤中射出的复用光能够反向传输为入射进入光纤的复用光，入射进入光纤的复用光能够反向传输为从光纤中射出的复用光。
本发明的单纤双向的光器件光路结构具有结构紧凑，可应用于小型化、低成本的高速并行传输光器件。
附图说明
图1为本发明的用于单纤双向光器件光路结构图。
图2为本发明的用于波分复用光器件光路结构图。
图3为本发明的用于波分解复用光器件光路结构图。
图4为本发明的另一种用于单纤双向光器件光路结构图。
图5为本发明的位于玻璃本体上的光波分滤光片透射率与波长对应图。
图6为本发明的位于玻璃本体透光窗口处的光波分滤光片透射率与波长对应图。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明提出的紧凑结构用于多波长单纤双向光器件，图1为单纤双向光器件光路结构设计，包括：四个半导体激光器组成的半导体激光器阵列109、四个探测器组成的探测器阵列110，反射镜Ⅰ112、反射镜Ⅱ105，透镜阵列Ⅰ108、透镜阵列Ⅱ111,玻璃本体107、8个光波分滤光片Ⅱ106,耦合光纤101，耦合透镜102，光波分滤光片Ⅰ103，反射片104；
半导体激光器阵列109是分立的激光器等间距排列而成，所发出的不 同波长光信号λ1、λ2、λ3、λ4，分别通过透镜阵列Ⅰ108入射到附着在玻璃本体107上的每个光波分滤光片Ⅱ106；具有波长λ4的光信号入射到光波分滤光片Ⅱ106上后进入到玻璃本体107内，经过附着在玻璃本体107上的一个反射镜Ⅰ112反射到达下一个光波分滤光片Ⅱ106，与入射到这个光波分滤光片Ⅱ上的光信号λ3合光后出射到反射镜Ⅰ112上，经过反射到达下一个光波分滤光片Ⅱ106，与入射到这个光波分滤光片上的光信号λ2合光后出射到反射镜Ⅰ112上，经过反射到达最后一个光波分滤光片Ⅱ106，与入射到这个光波分滤光片Ⅱ上的光信号λ1合光后从玻璃本体中107的窗口Ⅰ射出，经过光波分滤光片Ⅰ103后，再经过耦合透镜102入射到光纤101中射出，射出的合光中包含波长分别为λ1、λ2、λ3、λ4；
从光纤101中入射的复用光包含波长分别为λ5、λ6、λ7、λ8，经过光波分滤光片Ⅰ103反射到对面的反射片104，经反射后从玻璃本体107窗口Ⅱ射入，经过光波分滤光片Ⅱ后解复用为两路光，波长为λ5的光从光波分滤光片Ⅱ106上透射出，包含波长λ6、λ7、λ8的光从光波分滤光片Ⅱ106上反射到对面的反射镜Ⅱ105，经过反射镜Ⅱ105反射后到下一个光波分滤光片Ⅱ106上再次解复用为两路光，波长为λ6的光从光波分滤光片Ⅱ106上透射出，包含波长λ7、λ8的光从光波分滤光Ⅱ106片上反射到对面的反射镜Ⅱ105，经过反射镜Ⅱ105反射后到下一个光波分滤光片Ⅱ106上再次解复用为两路光，波长为λ7的光从光波分滤光片Ⅱ106上透射出，波长λ8的光从光波分滤光片Ⅱ106上反射到对面的反射镜Ⅱ105，经过反射镜Ⅱ105反射后到下一个光波分滤光片Ⅱ106上透射出。从光波分滤光片Ⅱ106上透射出的每路光经过透镜阵列111入射到探测器阵列110对应的各探测器中。
图5为图1中的8个光波分滤光片Ⅱ106的透射率与波长关系对应图，其中的每个光波分滤光片只透射一个波长的光，对其他波长的光透射率极低，用以阻止其他波长的光通过。
图6为图1中的光波分滤光片Ⅰ103的透射率与波长关系对应图，光波分滤光片Ⅰ103透射四个波长的光，对其他四个波长的光透射率极低，用以阻止其他四个波长的光通过。
基于光可逆原理，将光路中从光纤中射出的光反向传输，上述光路中的光都入射进入光纤，成为八路光复用光路。如图2所示，将探测器阵列全部换成半导体激光器阵列109，成为光复用光器件光路。
基于光路可逆原理，将光路中入射到光纤中的光反向传输，上述光路中的光都从光纤中射出，成为解复用光路。如图3所示，将半导体激光器阵列全部换成探测器阵列110，成为解复用光路。
基于光路可逆原理，从光纤中射出的复用光能够反向传输为入射进入光纤的复用光，入射进入光纤的复用光能够反向传输为从光纤中射出的复用光。图4是用于另一种多波长单纤双向的光器件光路结构图与图1的结构除了四个半导体激光器组成的半导体激光器阵列109、四个探测器组成的探测器阵列110放置的位置对换一下，其它结构与图1一致。
本发明提出的新型紧凑结构的多波长单纤双向光器件，将4路10Gb/s并行传输的波分光信号复用到一根光纤中，形成40Gb/s的光传输应用。同时用此光纤将传输过来的另外4路10Gb/s解复用到4个光探测器中，达到单根光纤传输双向40Gb/s光信号的功能。大大提高单根光纤的传输容量。整个工艺流程简单，对工艺设备精度要求低，易于实际生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.用于单纤双向的光器件光路结构，包括玻璃本体、反射镜Ⅰ、反射镜Ⅱ、光波分滤光片Ⅰ、反射片、若干光波分滤光片Ⅱ、透镜阵列Ⅰ、透镜阵列Ⅱ、半导体激光器阵列、探测器阵列、耦合透镜、耦合光纤，其特征在于：反射镜Ⅰ、反射镜Ⅱ和若干光波分滤光片Ⅱ分别附着在玻璃本体上，在半导体激光器阵列与玻璃本体之间放置透镜阵列Ⅰ；在探测器阵列与玻璃本体之间放置透镜阵列Ⅱ；玻璃本体与半导体激光器阵列发射光信号的光轴成一个固定角度β，且该固定角度的形成确保入射到玻璃本体内的光信号形成光弹射传输；半导体激光器阵列的激光器数量、探测器阵列的探测器数量之和为光波分滤光片Ⅱ数量，光波分滤光片Ⅰ放置在玻璃本体的窗口Ⅰ处，反射片放置在玻璃本体的窗口Ⅱ处；第一束激光经过与之通过波长对应的光波分滤光片Ⅱ透射后入射到玻璃本体，经过附着在玻璃本体另一面上的反射镜Ⅰ反射后，到第二束激光对应的光波分滤光片Ⅱ上再次反射，与通过第二个光波分滤光片Ⅱ的第二束激光复用，复用后的合光经过反射镜Ⅰ反射后入射到下一个光波分滤光片Ⅱ上反射，再次与通过第三个光波分滤光片Ⅱ的第三束激光复用，直至与最后一束光复用后从玻璃本体的窗口Ⅰ射出，入射到放在玻璃本体的窗口Ⅰ处的光波分滤光片Ⅰ上射出，经过耦合透镜后入射到耦合光纤中；在另一方向，从光纤中射出的复用光经过光波分滤光片Ⅰ反射到对面的反射片，经反射后从玻璃本体的窗口Ⅱ射入，经过光波分滤光片Ⅱ后解复用为两路光，一路光从光波分滤光片Ⅱ上透射出，一路光从光波分滤光片Ⅱ上反射到对面的反射镜Ⅱ，经过反射镜Ⅱ反射后到下一个光波分滤光片Ⅱ上再次解复用为两路光，直至将最后一路光解复用出，从各光波分滤光片Ⅱ上透射出的每路光经过透镜阵列Ⅱ入射到探测器阵列对应的各探测器中。
2.根据权利要求1所述的用于单纤双向的光器件光路结构，其特征在于：所述的光波分滤光片Ⅰ是分光棱镜；所述的反射片是全反射棱镜，光波分滤光片Ⅰ放置在玻璃本体的窗口Ⅰ处，反射片对着玻璃本体的窗口Ⅱ。
3.根据权利要求1所述的用于单纤双向的光器件光路结构，其特征在于：所述的附着在玻璃本体上的反射镜Ⅰ和反射镜Ⅱ均为分立的反射镜粘结在玻璃本体上或者玻璃本体上的一个面上镀有反射膜。
4.根据权利要求1所述的用于单纤双向的光器件光路结构，其特征在于：所述的半导体激光器阵列中激光器个数为4到16个；所述的探测器阵列中探测器个数为4到16个。
5.根据权利要求1所述的用于单纤双向的光器件光路结构，其特征在于：所述的附着在玻璃本体上的各光波分滤光片Ⅱ为带通滤光片，只能通过光路中的一个波长的光。
6.根据权利要求1所述的用于单纤双向的光器件光路结构，其特征在于：所述的玻璃本体是一个平行四边体玻璃体，玻璃本体上的镀有反射膜的面有两个透光窗口，或者是两个平行四边体玻璃体平行放置，每个平行四边体玻璃体上的镀有反射膜的面有一个透光窗口。
7.根据权利要求1所述的用于单纤双向的光器件光路结构，其特征在于：在玻璃本体中传输的光为平行光。
8.根据权利要求1所述的用于单纤双向的光器件光路结构，其特征在于：将探测器阵列全部换成半导体激光器阵列，成为光复用光器件光路。
9.根据权利要求1所述的用于单纤双向的光器件光路结构，其特征在于：将半导体激光器阵列全部换成探测器阵列，成为解复用光路。
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